Bài viết trình bày cách phối hợp điều tiết liên hồ nhiều năm nhằm giảm bớt số năm không đảm bảo cung cấp nước hoặc hạn chế lượng nước cung cấp bị thiếu là ít nhất.
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐIỀU TIẾT NHIỀU NĂM LIÊN HỒ CHỨA HỦA NA VÀ CỬA ĐẠT CHO MỤC ĐÍCH CẤP NƯỚC VÀ PHÁT ĐIỆN Lê Quốc Hưng Ban Đầu tư xây dựng, Tổng Công ty Điện lực Dầu khí Lê Văn Nghị Phịng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia động lực học sông biển Phan Trần Hồng Long Đại học Thủy lợi Tóm tắt: Việt Nam quốc gia có nhiều hệ thống sơng ngịi với tiềm lớn phát triển thủy điện Tuy nhiên nước ta nước nông nghiệp nên nhu cầu đảm bảo cung cấp nước tưới sinh hoạt hạ du yêu cầu cấp thiết Lưu vực sông Chu với hai hồ chứa thủy điện tương đối lớn Hủa Na Cửa Đạt cần phải phối hợp điều tiết để đảm bảo an toàn cung cấp nước cho hạ lưu mùa cạn, phòng chống lũ lụt mùa mưa nâng cao khả cung cấp điện lên lưới điện quốc gia Bài báo trình bày cách phối hợp điều tiết liên hồ nhiều năm nhằm giảm bớt số năm không đảm bảo cung cấp nước hạn chế lượng nước cung cấp bị thiếu Từ khóa: bậc thang hồ chứa, NMTĐ Hủa Na, NMTĐ Cửa Đạt, Chu River Summary: Vietnam has many river systems and great potential for hydropower development However, the demand for water supply and irrigation in downstream is always an urgent requirement as it is an agricultural country The Chu river basin with two relatively large hydropower reservoirs, Hua Na and Cua Dat, needs to be coordinated to ensure water supply for the downstream during dry seasons, to prevent floods during rainy seasons as well as to improve the ability to supply electricity to the national grid This paper presents a multi-reservoirs coordination to reduce the number of years of unsecured water supply or minimize the supply of water shortages Keywords: cascade reservoirs, Hua Na HPP, Cua Dat HPP, sông Chu ĐẶT VẤN ĐỀ* Lưu vực sơng Chu có diện tích 7.580 km2 , 3.010 km2 thuộc Việt Nam Sơng Chu bắt nguồn từ vùng núi cao Sầm Nưa thuộc Lào với độ cao 2.000m, sông chảy quanh co uốn khúc vùng núi cao hiểm trở với dãy núi Phu Nam (2.050m), Phu Bo (1.455m) đổ vào Việt Nam địa phận tỉnh Nghệ An đổ vào sông Mã bên bờ phải ngã ba Giàng Dịng sơng Chu dài 325 km, có 160km chảy địa phận Việt Nam Trên địa phận Việt Ngày nhận bài: 24/7/2018 Ngày thông qua phản biện: 05/9/2018 Nam sông Chu chảy thung lũng khe hẹp dốc đứng hiểm trở nhiều thác ghềnh, tính từ Mường Hinh tới Cửa Đạt có tới 15 thác Từ ngã ba sông Đạt trở xuống lưới sông phát triển mạnh, lưu vực phình có thêm số phụ lưu Từ Bái Thượng tới Giàng, sông Chu chảy hai tuyến đê tả hữu, có nhiều phụ lưu lớn sông Khao, sông Đạt, sông Đằng sông Âm Hệ thống hồ chứa Hủa Na - Cửa Đạt hệ thống bậc thang hồ chứa đa mục tiêu Trong thời kỳ Ngày duyệt đăng: 03/10/2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ mùa cạn có nhiệm vụ cấp nước hạ du phát điện hai nhiệm vụ Trong mùa lũ, nhiệm vụ phịng lũ với dung tích phịng lũ Hủa Na 100 triệu m3 , Cửa Đạt 300 triệu m3 Tuân theo quy trình vận hành liên hồ, hai hồ điều tiết có mực nước đảm bảo tối thiểu mùa kiệt mực nước tối đa cao mùa lũ (mực nước trước lũ) Tuy nhiên thực tế vận hành xảy nhiều trường hợp nước đến làm mực nước hồ hạ thấp mực nước đảm bảo mùa kiệt đợt lũ chồng lũ năm gần NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sử dụng phương pháp quy hoạch động, tính tốn điều tiết nhiều năm liên hồ chứa Hủa Na - Cửa Đạt, nhằm xem xét tổ hợp mực nước cần xuất với hàm mục tiêu tổng điện lượng hai hồ thu 46 năm lớn nhất, với điều kiện đảm bảo biên ưu tiên mực nước phạm vi cho phép, ưu tiên thứ hai biên lưu lượng cấp hạ du thấp phải đạt mức tối thiểu theo quy trình vận hành liên hồ lưu vực sông Mã Lưu lượng tối thiểu (m3/s) hạ lưu Hủa Na (bao gồm qua đập nhà máy) Cửa Đạt (qua NMTĐ Cửa Đạt tuynel Dốc Cáy) hai hồ vận hành bình thường thể hình Hình Diễn biến mực nước hồ chứa Hủa Na tháng đầu năm 2014 Trong điều kiện vận hành, mâu thuẫn cấp nước phát điện thể rõ mùa cạn Biểu đồ tiêu thụ điện hàng năm cho thấy tháng có mức tiêu thụ điện thấp thường vào tháng tháng Nhà máy thủy điện nên giảm phần lưu lượng cung cấp hạ du vào tháng Từ tháng đến tháng thường thời kỳ tiêu thụ điện nhiều (nắng nóng kéo dài), nhà máy thủy điện cần phải tăng lưu lượng hạ lưu vào tháng Giá bán điện ảnh hưởng nhiều đến việc điều tiết phát điện, thường mùa mưa có giá thấp nước nhiều, mùa cạn có giá cao nước lại Hình Lưu lượng tối thiểu hạ lưu theo tháng hồ Hủa Na Cửa Đạt Thời đoạn tháng sử dụng để tính tốn với mực nước đầu tháng Với 46 năm thủy văn liên tục từ năm 1959 đến năm 2005 Thời điểm xuất phát lựa chọn mực nước thượng lưu biến động, thời điểm ngày 1/10, hai hồ chứa phép tích đầy hồ từ mực nước trước lũ Nghiên cứu tính tốn cho trường hợp đối chứng Hủa Na điều tiết tối ưu trước sản lượng điện cố gắng đảm bảo đủ để Cửa Đạt cấp nước hạ du tiếp tục thủy điện Cửa Đạt điều tiết tối ưu lượng nước đến từ Hủa Na khu để sản lượng điện bình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ quân nhiều năm thủy điện Cửa Đạt lớn Bảng Tổ hợp mực nước năm khơng tích đến mực nước trước lũ hai hồ Các công thức bản: Mực nước Cửa Đạt Mực nước Hủa Na Số năm 235 109,1 năm 235 109 năm 235 108,7 năm 235 108,4 năm 235 107,4 năm 235 107,4 năm 233 108,6 năm KẾT QUẢ TÍNH TỐN 235 104,7 năm Tính tốn điều tiết nhiều năm với thời đoạn tính tốn lựa chọn có thời điểm ngày 1/10 hàng năm, thời điểm mực nước bắt đầu phép tích lên đầy hồ Năm tổ hợp mực nước thượng lưu 235m Hủa Na 110m Cửa Đạt Các năm mực nước mực thấp đến năm cuối xét giá trị mực nước mực nước xuất phát năm Thống kê số năm hồ chứa tích kịp đến mực nước 235 Hủa Na 110 Cửa Đạt để đạt giá trị điện lượng lớn cho toàn liệt năm là: 29/46 năm Trong trường hợp không xét đến mục tiêu điện lượng max, số năm khơng thể tích kịp lên mực nước trước lũ (do thiếu nước) vào thời điểm 1/10 hai hồ năm Đối với trường hợp tính sở, ngồi 29 năm hai hồ tích đạt mực nước trước lũ, 17 năm cịn lại có tổ hợp mực nước không đạt đến mực nước trước lũ (do thiếu nước tháng 10 11 nước nhiều, khơng cần tích sớm) liệt kê theo bảng sau: 235 104,7 năm 235 104 năm 233,7 104 năm 233,3 104 năm 230 104 năm Qphát_điện_HN = Qđến_HN – Q môi_trường_đập_HN ΔQHN (2-1) Trong ΔQHN lưu lượng tích vào hồ Hủa Na (ΔQHN có giá trị âm trường hợp cấp nước) Qphát_điện_CĐ = Qkhu_giữa + Qphát_điện_HN + Qmơi_trường_đập_HN – ΔQCĐ – QDốc_Cáy (2-2) Trong ΔQCĐ lưu lượng tích vào hồ Cửa Đạt (ΔQCĐ có giá trị âm trường hợp cấp nước) Hình thể diễn biến mực nước nhiều năm hai nhà máy Mực nước cuối năm (từ đến 45) mực nước đầu năm (từ đến 46) Hình Diễn biến mực nước thượng lưu 46 năm NMTĐ Cửa Đạt hàm mục tiêu điện lượng hai hồ max TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình Diễn biến mực nước thượng lưu 46 năm NMTĐ Hủa Na hàm mục tiêu điện lượng hai hồ max Để thể tổ hợp mực nước hồ cần phải sử dụng lát cắt thời gian hình Hình Tổ hợp mực nước hai hồ thời điểm ngày 1/10, hai hồ phép tích lên đầy Kết so sánh điện lượng (triệu kWh) trường hợp phát theo hàm mục tiêu khác thể bảng Bảng Điện lượng (triệu kWh) tối ưu tổng hai hồ tối ưu riêng rẽ hồ TH mục tiêu điện lượng tổng hai hồ max TH tối ưu điện lượng Hủa Na max sau Cửa Đạt tối ưu theo lưu lượng xả xuống từ Hủa Na Hồ sơ thiết kế Điện lượng bình quân 46 năm Cửa Đạt 525,2102 521,1108 417 Điện lượng bình quân 46 năm Hủa Na 650,5221 652,6949 712,2 Điện lượng bình quân 46 năm tổng hai hồ 1175,732 1173,806 1129,2 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Việc tuân thủ theo quy trình vận hành liên hồ làm giảm lượng điện phát Hủa Na, lại làm tăng lượng điện phát Cửa Đạt Hay nói cách khác, hai trường hợp Hủa Na bị thiệt so với thiết kế vận hành điều phối chung hai hồ Trong trường hợp 2, Hủa Na vận hành tối ưu trước xem xét đến việc cấp đủ nước hạ lưu có đảm bảo thêm việc cấp nước hạ du Cửa Đạt lượng điện phát Hủa Na tăng lên (bình quân 4,1 triệu kWh/năm) lượng điện tổng hai hồ giảm xuống (bình quân 1,93 triệu kWh/năm) Khi hồ chứa Hủa Na phải cung cấp mức lưu lượng môi trường xả qua đập (không tham gia phát điện nhà máy thủy điện Hủa Na) tham gia vào việc vận hành liên hồ chứa làm giảm sản lượng bình quân hàng năm NMTĐ Hủa Na so với thiết kế từ 59,5 (TH 2) đến 61,7 triệu kWh (TH 1) Tuy nhiên lưu lượng môi trường tham gia vào phát điện hồ Cửa Đạt có điều tiết thêm từ Hủa Na (phải tuân theo vận hành liên hồ) mà hồ thủy điện Cửa Đạt tăng sản lượng từ 104,1 đến 108,2 triệu kWh trường hợp Việc điều tiết nhiều năm đảm bảo khả cung cấp nước hạ du mực nước hai hồ ổn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC định phạm vi cho phép Việc điều tiết riêng rẽ năm cần lựa chọn thời điểm mực nước hồ biến động (so với ngày 1/10) ngày tháng 12 Hủa Na (45/46 CÔNG NGHỆ năm mực nước 240m; năm 239m) Cửa Đạt (phạm vi dao động từ 109,6 đến 112m) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ sơ thiết kế cơng trình thủy lợi thủy điện Cửa Đạt; [2] Hồ sơ thiết kế cơng trình thủy điện Hủa Na; [3] Thủ tướng Chính phủ Quyết định số 214 QĐ/TTg “Về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Mã” 2018 [Online] Availaibe: https://thuvienphapluat.vn/van-ban/Tai-nguyen-Moi-truong/Quyet-dinh-214-QD-TTg2018-Quy-trinh-van-hanh-lien-ho-chua-tren-luu-vuc-song-Ma-374986.aspx; [4] Nandalal, K.D.W &Bogardi J.J 2007 Dynamic Programming Based Operation of Reservoir Applicability and Limits, in Cambridge TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 ... lũ chồng lũ năm gần NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sử dụng phương pháp quy hoạch động, tính tốn điều tiết nhiều năm liên hồ chứa Hủa Na - Cửa Đạt, nhằm xem xét tổ hợp mực nước. .. lũ Nghiên cứu tính tốn cho trường hợp đối chứng Hủa Na điều tiết tối ưu trước sản lượng điện cố gắng đảm bảo đủ để Cửa Đạt cấp nước hạ du tiếp tục thủy điện Cửa Đạt điều tiết tối ưu lượng nước. .. hai hồ Các công thức bản: Mực nước Cửa Đạt Mực nước Hủa Na Số năm 235 109,1 năm 235 109 năm 235 108,7 năm 235 108,4 năm 235 107,4 năm 235 107,4 năm 233 108,6 năm KẾT QUẢ TÍNH TỐN 235 104,7 năm